玻璃行業(yè)氧化鈰(作用)不可替代的地位
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展,浮法玻璃也得到了快速的發(fā)展,對玻璃質(zhì)量要求越來越高,各種各樣的玻璃制品也不斷深入到人們的生活當(dāng)中。許多廠家開始玻璃質(zhì)量的改進(jìn),其中之一,改善玻璃液的澄清效果,清理玻璃中的可見氣泡。
玻璃澄清原理:澄清劑的澄清機(jī)理是,澄清劑在高溫時(shí)放出氧氣,使得玻璃液中氧的分壓大于平衡狀態(tài)中小氣泡中氧得分壓,從而使窯氣、玻璃液和小氣泡三者之間的平衡被打破,玻璃液中的氣泡進(jìn)入小氣泡中,使小氣泡變成大氣泡被排出,從而達(dá)到澄清。
(一)澄清劑的種類及應(yīng)用現(xiàn)狀:
一般澄清劑有變價(jià)氧化物(As2O3,Sb2O3和CeO2等),硫酸鹽類(主要是Na2SO4、還有CaSO4BaSO4等),鹵化物(如氟化物、氯化物)以及復(fù)合澄清劑等。通常認(rèn)為各種澄清劑的配合,其澄清效果比單一澄清劑的澄清效果要好。此外,各類澄清劑所要求的熔制溫度和氣氛,以及對玻璃色澤的影響也各不相同。傳統(tǒng)使用的白砒不失為一種良好的澄清劑,可是由于它是具毒物質(zhì)。在運(yùn)輸保管、使用中對環(huán)境的污染,較終玻璃制品在使用上衛(wèi)生安全上的嚴(yán)格要求,其使用越來越受到限制。硫酸鹽類澄清劑屬于高溫澄清劑,硫酸鹽對耐火材料有較強(qiáng)的侵蝕作用,而且其分解產(chǎn)物SO2對大氣有污染,鹵化物澄清劑是通過降低玻璃液黏度來達(dá)到澄清目的的,其中碘化物和溴化物的澄清效果較好,但價(jià)格昂貴,揮發(fā)量大,對環(huán)境可能造成不良影響,氧化銻是一種良好的澄清劑,但其價(jià)值較高,限制了其應(yīng)用,但在高等玻璃中得到了普遍的應(yīng)用。
二)玻璃中的作用
(1)玻璃的脫色劑。一般玻璃含有鐵離子(Fe2)是會(huì)是玻璃呈現(xiàn)綠顏色。因?yàn)镃eO2具有強(qiáng)烈的脫氧能力,對鐵有很強(qiáng)的氧化作用,故獎(jiǎng)CeO2加入玻璃(含0.1%CeO2時(shí))后,使玻璃中的“綠色”的二價(jià)鐵(Fe)被氧化為“無色”的三價(jià)鐵(Fe3),而使玻璃的質(zhì)量提高,這稱為脫色劑。這項(xiàng)脫色技術(shù)在玻璃制造業(yè)中較為重要。
(2)防輻射玻璃。CeO2能大量吸收慢中子的防輻射性質(zhì),如在受γ射線照射后的防輻射玻璃,其可見光的透光率下降較小。一般該玻璃加CeO2?1-1.6后可防105-107γ射線的輻射,具有這種性質(zhì)的防輻射玻璃可作為原子能設(shè)施的觀察孔材料及光學(xué)儀器等。還可制作太陽能電池的玻璃罩等。此外,CeO2?/span>?還可用于玻璃作為澄清劑,又可制作電焊用護(hù)目鏡玻璃、太陽鏡玻璃、光質(zhì)變色玻璃和著色玻璃。在玻璃行業(yè)中CeO2是一種較優(yōu)良的添加劑材料,其發(fā)展前景較好。
(三)氧化鈰的澄清機(jī)理及復(fù)合澄清劑的選用
澄清機(jī)理:氧化鈰為變價(jià)氧化物,二氧化鈰高溫分解出氧,溫度沒升高1攝氏度能從它的化學(xué)結(jié)合鍵中分離出的氧越多,澄清作用越大。而氧的溶解度隨溫度升高而減小,從而產(chǎn)生澄清作用。
氧化鈰與其他澄清劑的比較
氧化鈰為變價(jià)氧化物,二氧化鈰高溫分解出氧,具有澄清作用,同時(shí)在反應(yīng)中放出變新態(tài)的氧,還可將低價(jià)的鐵(Fe2)氧化成三氧化二鐵,減少玻璃著色,因?yàn)槿齼r(jià)Fe3的著色能力只相當(dāng)于Fe2的1/10,及藍(lán)綠色便成淡的黃綠色調(diào),所以在使用過程中,可降低70-80%的硒-鈷。因此氧化鈰又是玻璃的化學(xué)脫色劑,氧化鈰具有更高的氧化勢,所以比傳統(tǒng)的澄清劑更佳,同時(shí)在玻璃配方中還可以降低20-40%的硝酸鈉用量,所以氧化鈰澄清劑對玻璃廠既能達(dá)到澄清去泡作用又大幅度提高玻璃質(zhì)量,對環(huán)境上作了重大貢獻(xiàn),具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
氧化鈰用于玻璃脫色,取代傳統(tǒng)使用的白砒脫色劑,不僅提效率高率,而且還避免了白砒的污染。氧化鈰玻璃澄清劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氧化砷,清除氣泡和帶色元素,在制備無色玻璃瓶時(shí)效果顯著,成品晶瑩潔白、透明度好、玻璃強(qiáng)度和耐熱性提高。同時(shí)還清理了砷對環(huán)境和玻璃的污染。氧化鈰作為抗紫外劑,紫外線遮蔽劑添加于塑料、涂料、化妝品中,防止老化、防曬。另外,氧化鈰添加在日用玻璃,如建筑和汽車用玻璃,能減少紫外線的透光率。
(四)氧化鈰復(fù)合澄清劑選用因素
氧化鈰可以降低玻璃中硝酸鈉的含量。從我們玻璃熔制過程中,用單純的白砒和純氧化銻作玻璃澄清劑是起不到澄清去泡的作用的,就需要加硝酸鈉(一般是白砒和硝酸鈉的比為、1:4-5)讓硝酸鈉在分解時(shí)放出氧與白砒或氧化銻為五價(jià)砷或五價(jià)銻才能起到澄清去泡作用。
用氧化鈰、硝酸鹽、硫酸鹽作為玻璃澄清劑中不含砷或銻,主要含量為氧化鈰,而氧化鈰為變價(jià)氧化物,二氧化鈰在高溫分解出氧,所具有澄清作用,而且硫酸鹽也不需要吸收硝酸鈉所放出的氧,所以氧化鈰、硝酸鹽、硫酸鹽玻璃澄清劑與白砒、氧化銻澄清劑相比較可降低原配方中硝酸鈉用量的20-60%。
氧化鈰澄清劑對玻璃的顏色有一定的好處。
(五)使用
玻璃中氧化鈰含量為0.5%,澄清效果較佳。
氧化鈰玻璃澄清劑替代部分芒硝,可減輕了微泡,增加透明度好,玻璃強(qiáng)度和耐水性提高。同時(shí)還減輕了SO2對環(huán)境和玻璃的污染。
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